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Redes Sem Fio
(Wireless)
Prof. Fred Sauer
email: fsauer@gmail.com
Redes Sem Fio (Wireless) 1
Bibliografia
Redes Sem Fio (Wireless) 2
Wireless Communication : O Guia Essencial de Comunicação sem Fio (Livro texto)
Andy Dornan
Editora Campus
Wireless Communication and Networks – 2ª Edição
Willian Stallings
Editora Prentice Hall
The Essential Guide to Wireless Communications Applications, From Cellular Systems to WAP and
M-Commerce
Andy Dornan
Editora Prentice Hall PTR
1. Introdução a Tecnologias Sem Fio – WLAN
2. Componentes básicos (Hardware)
3. Conceitos de espectro de Freqüência e tecnologia de sinais
4. Topologias
5. Noções de sistemas de comunicação celular
6. Nível Físico
7. Padrões
8. Protocolos de acesso ao meio
9. Conceitos Sobre segurança em redes sem fio
10. Projetar estruturas de rede WLAN
Redes Sem Fio (Wireless) 3
Ementa
Redes Sem Fio
Redes Sem Fio (Wireless) 4
1. Introdução a Tecnologias
Sem Fio – WLAN
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Motivações
• Dispensar passagem de cabos de telecomunicações
• Mobilidade
• Convergência com tecnologia celular
• Dispensar cabos de interligação
• Padronização
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Fundamentos
Entendendo Sinais Portadores
• O sinal é alterado em suas características
para transportar informações.
• Os dados podem ser enviados e
recebidos de forma apropriada.
• Em função das alterações é possível
distinguir entre 0s e 1s.
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Fundamentos
Entendendo Sinais Portadores
• Componentes da onda que podem ser
alterados para transportar as informações:
– Amplitude.
– Freqüência.
– Fase.
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Amplitude e Comprimento de
onda
• Amplitude é a força, energia ou potência
de uma onda.
• Comprimento de onda é a distância entre
dois pontos semelhantes de duas ondas
distintas consecutivas.
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Amplitude e Comprimento de
onda
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Freqüência
• É relacionada à quantidade de
ocorrências de ondas dentro do período
de tempo de um segundo.
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Fase
• Fase é um termo relativo. É a relação
entre duas ondas de mesma freqüência.
• Usa como unidade de medida “graus”
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Fase
Ex: Duas ondas defasadas de 90º
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Principais Métodos de
Modulação de Sinais Binários
• Amplitude Shift Keying (ASK).
• Frequency Shift Keying (FSK).
• Phase Shift Keying (PSK)
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Amplitude Shift Keying
(ASK)
• Varia a amplitude ou altura do sinal para
representar o dado binário.
• Um nível de amplitude pode representar
“0” e outro nível de amplitude pode
representar “1”.
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Amplitude Shift Keying
(ASK) • Exemplo de modulação de uma letra “K” em ASCII
utilizando ASK.
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Frequency Shift Keying (FSK)
• Varia a freqüência do sinal para representar o
dado binário.
• Uma freqüência pode representar “0” e outra
freqüência pode representar “1”.
• Utilizada nos primeiros padrões 802.11. Com a
necessidade de melhores taxas se tornou
inviável.
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Frequency Shift Keying (FSK)
• Exemplo de como uma onda pode modular uma letra “K” em ASCII utilizando FSK.
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Phase Shift Keying (PSK)
• Varia a fase do sinal para representar o dado
binário.
• É uma técnica de estado de transição, onde
uma fase pode representar “0” e outra fase pode
representar “1”.
• É utilizada extensivamente nos padrões 802.11
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Phase Shift Keying (PSK)
• Exemplo de como uma onda pode modular uma letra “K” em ASCII utilizando PSK.
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Multiple Phase Shift Keying
(MPSK)
• É um tipo de PSK mais avançado que
pode representar múltiplos bits por
período.
• Representa aumento da taxa de
transmissão no mesmo intervalo de tempo
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Multiple Phase Shift
Keying (MPSK)
• Exemplo de como uma onda pode modular uma letra “K” em ASCII utilizando MPSK.
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Rádio Freqüência (RF)
• Similar a um sinal de corrente elétrica alternada (AC) que é originalmente gerada por um transmissor.
• O sinal AC é enviado através de um condutor de cobre (normalmente um cabo coaxial) e irradiado de um elemento de antena em forma de onda eletromagnética (Wireless).
• As mudanças do fluxo de elétrons na antena, conhecido também como corrente elétrica, produz mudanças no campo eletromagnético ao redor da antena.
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Rádio Freqüência
• Exemplo de uma onda senoidal
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Características de Rádio
Freqüência (RF) • Polaridade.
• Comprimento de Onda.
• Freqüência.
• Amplitude.
• Fase.
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Características de Rádio
Freqüência (RF)
Polaridade
• Polaridade: – As ondas são compostas de um campo Elétrico
(E) e um campo Magnético (H).
– A polaridade é vertical ou horizontal em função da posição da antena.
– O campo Elétrico (E) é sempre paralelo a posição da antena.
– A polaridade depende da posição e direção do campo Elétrico (E) em relação ao plano da Terra
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Características de Rádio
Freqüência (RF)
Polaridade
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Características de Rádio
Freqüência (RF)
Polaridade
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Características de Rádio Freqüência (RF)
Freqüência
• Freqüência é o número de vezes que um determinado evento ocorre dentro de um intervalo específico de tempo.
• A unidade de medida utilizada é o hertz (Hz).
• Um evento que ocorre uma única vez dentro de um intervalo de um segundo possui uma freqüência de 1 Hz.
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Características de Rádio Freqüência (RF)
Freqüência
• Prefixos que são utilizados: – 1 hertz (Hz) = 1 ciclo por segundo.
– 1 kilohertz (KHz) = 1.000 ciclos por segundo.
– 1 megahertz (MHz) = 1.000.000 (milhão) de ciclos por segundo.
– 1 gigahertz (GHz) = 1.000.000.000 (bilhão) de ciclos por segundo.
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Características de Rádio
Freqüência (RF)
Comprimento de Onda
• Comprimento de onda:
– É a distância entre dois picos de onda
sucessivos ou vales sucessivos de um
padrão de onda.
– É a distância que um único ciclo de um
sinal de RF percorre.
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Características de Rádio Freqüência (RF)
Comprimento de Onda
• Fórmula:
Hzf
m
mHzf
300000000
300000000
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Velocidade de propagação
da luz em m/s
Características de Rádio Freqüência (RF)
Comprimento de Onda
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Características de Rádio
Freqüência (RF)
Comprimento de Onda
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Características de Rádio
Freqüência (RF)
Comprimento de Onda
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Características de Rádio
Frequência (RF)
Amplitude
• Representa a força ou potência do
sinal.
• Corresponde ao campo elétrico da
onda.
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Características de Rádio
Freqüência (RF)
Amplitude
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Características de Rádio
Frequência (RF)
Fase
• Está relacionada a variações de fase entre
dois ou mais sinais.
• Pode ser medida em distância, tempo ou
graus.
• A forma mais comum é a medida em
graus Redes Sem Fio (Wireless) 38
Características de Rádio Freqüência (RF)
Fase
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Comportamento da Rádio
Frequência (RF)
• Propagação da onda:
– Através:
• Do vácuo
• Do ar
• De outros materiais
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Comportamento da Rádio
Freqüência (RF)
• Absorção
– Materiais que causam absorção:
• Tijolo
• Concreto
• Água
– Principal dano
• Atenuação
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Componentes do
sistema de RF
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EIRP - Equivalent Isotropic Radiated Power
Componentes do
sistema de RF • Transmissor
• Antena
• Receptor
• Radiador Intencional (IR)
• Potência irradiada isotropicamente
equivalente
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Componentes do
sistema de RF • Transmissor:
– É o componente inicial na geração do meio sem fio
(wireless).
– O computador envia os dados para o transmissor que
inicia o processo de transmissão.
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Componentes do
sistema de RF • Antena:
– Funções dentro de um sistema de comunicações:
• Quando conectado no transmissor coleta o sinal AC
(corrente alternada) que recebe do transmissor e direciona,
ou irradia as ondas de RF em um padrão específico do tipo
de antena.
• Quando conectado no receptor recebe as ondas de RF
através do ar (meio) e encaminha o sinal AC para o receptor.
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Componentes do
sistema de RF • Receptor:
– É o componente final no meio sem fio (wireless).
– Pega o sinal de portadora que é recebido através da
antena e traduz o sinal modulado em 0s e 1s. Depois
esses dados são enviados para o computador para
ser processado.
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Componentes do
sistema de RF • Radiador Intencional (Intentional Radiator
(IR)): – É dispositivo que gera e transmite intencionalmente
energia de Radio Freqüência através de irradiação ou
indução.
– De forma mais simples, é um dispositivo que é
projetado especificamente para gerar RF, ao
contrário de algum dispositivo que gera RF como
efeito de seu mau funcionamento. Como por
exemplo um motor que gera ruído em RF.
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Componentes do
sistema de RF • Potência irradiada isotropicamente equivalente
(Equivalent Isotropically Radiated Power
(EIRP)): – É o sinal de RF de maior potência que pode
ser transmitido em uma determinada antena.
– É o produto da potência fornecida para a
antena e o ganho da mesma.
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Largura de feixe da
antena
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Tipos de antenas
• Omni-direcional
• Semi-direcional
• Direcional
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Tipos de antenas
• Omni-direcional
– Produz um ângulo de 360 º de cobertura
– É utilizada normalmente em pontos centrais
• Pode ser utilizada em um ponto central de
interligações entre prédios em uma solução
Outdoor.
• Pode ser utilizada no centro de um salão ou
corredor em uma solução indoor.
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Tipos de antenas
• Omni-direcional
– Padrão de irradiação:
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Tipos de antenas
• Omni-direcional
– Padrão de irradiação:
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Visão lateral Visão de topo
Tipos de antenas
• Semi-direcional
– Uma das antenas mais utilizada em soluções
outdoor.
– Possuem alto ganho
– Possuem um formato físico plano para
facilitar a instalação em parede.
– Normalmente conhecida como Yagi.
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Tipos de antenas
• Semi-direcional
– Padrão de irradiação:
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Tipos de antenas
• Semi-direcional
– Padrão de irradiação:
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Visão lateral Visão de topo
Tipos de antenas
• Direcional
– Possui um formato de prato.
– Pode sofrer desalinhamento com o vento.
– Possuem o maior ganho.
– Antena ideal para interligações ponto a ponto.
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Tipos de antenas
• direcional
– Padrão de irradiação:
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Visão lateral
Redes Wireless
• É um sistema flexível de comunicação de dados
implementado como uma extensão ou uma alternativa a
redes locais convencionais.
• Transmitem e recebem dados através do ar em
freqüências livres ou regulamentadas pela agência
reguladora nacional (ANATEL)
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Redes Wireless
Solução para transpor
barreiras
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Redes Wireless
Características Gerais • Vantagens:
– Alta capacidade de transmissão se comparado aos sistemas wireless antigos;
– Instalação mais rápida;
– Custo de rede mais baixo;
– Mobilidade
– Facilidade de implementação de redundância e instalação em novas áreas;
– Facilidade de escalonamento, pois podem ser configuradas segundo diversas topologias de acordo com as necessidade.
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Redes Wireless
Características Gerais
• Desvantagens:
– Taxas menores que as utilizadas nas redes
cabeadas;
– Problemas de segurança;
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